基于铁电共存畴的多阻态铁电量子隧道结及制备方法技术

基于铁电共存畴的多阻态铁电量子隧道结及制备方法，属于电子技术领域。解决了现有磁性隧道结高能耗、读写速度慢、存储密度低的问题。本发明专利技术为由下至上依次排列的4层结构构成的隧道结，由下至上依次排列的4层结构分别为单晶衬底、底电极、铁电超薄绝缘层和顶电极；当铁电超薄绝缘层的厚度为2nm至5nm，铁电超薄绝缘层和单晶衬底之间的错配应变在共存相的相界处时，通过底电极和顶电极对铁电超薄绝缘层厚度方向上施加驱动电压，通过改变驱动电压大小，来改变铁电超薄绝缘层的极化状态，进而使铁电超薄绝缘层在不同驱动电压的驱动下分别获得3种不同隧穿电阻的畴结构状态。本发明专利技术主要应用在存储器上。

【技术实现步骤摘要】
基于铁电共存畴的多阻态铁电量子隧道结及制备方法
本专利技术属于电子

技术介绍
随着微纳器件及集成电路的发展及人们对小型化便携式电子产品的需求，小尺寸、高密度、低功耗的非易失性存储器件的市场需求越来越大。主要的非易失性存储器包括闪存(即常见的U盘中的存储方案)、铁电存储器和相变存储器等。由于这些存储器存在稳定性较低、功耗大、集成度低等一些问题使其无法满足未来需求。近年发展起来的铁电隧道结存储单元具有密度高、速度快等特点，可以使用6V的脉冲电压进行写入信息，用0.6V的小电压进行读取，获得大于100的电阻开关比。然而，6V电压相对于2nm的铁电薄膜依然存在电场击穿等问题。采用多畴共存状态的铁电薄膜，不仅可以实现小电场驱动的不同畴结构之间的翻转，而且畴结构尺寸会极大降低，因此，这类高密度、低能耗存储器件具有极大的应用前景。当前的隧道结广泛采用磁性材料/绝缘层/磁性材料，通过磁场调控两磁性材料的磁极化状态控制隧穿电流，其中绝缘层可以采用半导体材料代替来实现较高的电阻开关比，但这些技术需要较高的驱动外场，而且读写速度较低，不能满足目前对快速、高密度和低能耗的需求。铁电隧穿存储器最早由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于铁电共存畴的多阻态铁电量子隧道结，为由下至上依次排列的4层结构构成的隧道结，其特征在于，由下至上依次排列的4层结构分别为单晶衬底(1)、底电极(2)、铁电超薄绝缘层(3)和顶电极(4)；当铁电超薄绝缘层(3)的厚度为2nm至5nm，铁电超薄绝缘层(3)和单晶衬底(1)之间的错配应变在共存相的相界处时，通过底电极(2)和顶电极(4)对铁电超薄绝缘层(3)厚度方向上施加驱动电压，通过改变驱动电压大小，来改变铁电超薄绝缘层(3)的极化状态，进而使铁电超薄绝缘层(3)在不同驱动电压的驱动下分别获得3种不同隧穿电阻的畴结构状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于铁电共存畴的多阻态铁电量子隧道结，为由下至上依次排列的4层结构构成的隧道结，其特征在于，由下至上依次排列的4层结构分别为单晶衬底(1)、底电极(2)、铁电超薄绝缘层(3)和顶电极(4)；当铁电超薄绝缘层(3)的厚度为2nm至5nm，铁电超薄绝缘层(3)和单晶衬底(1)之间的错配应变在共存相的相界处时，通过底电极(2)和顶电极(4)对铁电超薄绝缘层(3)厚度方向上施加驱动电压，通过改变驱动电压大小，来改变铁电超薄绝缘层(3)的极化状态，进而使铁电超薄绝缘层(3)在不同驱动电压的驱动下分别获得3种不同隧穿电阻的畴结构状态。2.根据权利要求1所述的一种基于铁电共存畴的多阻态铁电量子隧道结，其特征在于，底电极(2)为导电的金属氧化物，顶电极(4)为贵金属，铁电超薄绝缘层(3)为钙钛矿铁电单晶薄膜。3.根据权利要求1所述的一种基于铁电共存畴的多阻态铁电量子隧道结，其特征在于，所述的单晶衬底(1)采用SmScO3实现，底电极(2)采用SrRuO3实现，铁电超薄绝缘层(3)采用PbTiO3或者BaTiO3实现。4.根据权利要求3所述的一种基于铁电共存畴的多阻态铁电量子隧道结，其特征在于，铁电超薄绝缘层(3)采用PbTiO3实现时，PbTiO3的共存相的错配应变范围为0.2％至0.8％。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：路晓艳，李惠，吕伟明，郑立梅，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23